深部断续节理岩体中渗流对巷道稳定性影响的数值分析
深部岩体中断续节理对巷道稳定性影响的数值试验
文章 编号 ： １０ —５ ２２ ０ ）４ ０ ８ — ０ ８０ ６ （０ ７０ — １ ４ ４ ０
深 部岩体 中断续节 理对巷道 稳定性影 响的
数 值 试 验 张 哲 ，王 Nhomakorabea 国 ，洪 林
（ ．东北 大学 岩 石破 裂 与失 稳研 究 中心，辽 宁 沈 阳 １００ ； １ １０ ４ ２大连大 学 材 料破 坏 力学数 值 试验研 究 中心 ， 宁 大连 １６ ２； 辽 １６２
３ Ｃ ｌ ｇ ｆ ａｅ ｃ ｎ ｅ ｎ ｎ ｉｅｒｎ ， ｉｏ ｉｇ ｅ ｈ ｉ ｌ ｉｖ ｒｉ ， ｕ ｉ ２ ０ ０ Ｃ ｉａ） ． ｏ ｅ ｅ ｆｔ Ｓ ｉ ｃ ｄＥ ｇｎ ｅｉｇ Ｌａ ｎｎ ｃ ｎｃ ｏＳ ｙ ｅ ａ Ｔ ａ Ｕｎ ｅｓ Ｆ ｘｎ１ ３ ０ ， ｈｎ ｙ ｔ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ｕｓｎ ｈ ｔａ ｔ ｉ ｇ ｔ ｅ ＲＦＰ Ｄ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒ ｒ ｄ ａ ａ ｌ ｒ ｈ ａ ｔ ｒｓ ｃ ｆ ｉ ｕ ａ ａ ｗａ Ａ２ ｈ ｅ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｏ ｌ ａ ａ ｕ ｆ ｉ ｅ ｃ ａ ｃｅ ｉｔ ｓｏ ｒ ｌ ｒ ｄ ｙ ｏ ｎ ｇ ｌ ｕ ｒ ｉ ｃ ｃ ｒ ｏ
关 键 词 ： 深部岩体 ；断续节理；巷道稳定性；数值试验
中图分类号：Ｔ ５ Ｄ３３
文献标识码 ：Ａ
Ｎｕ ｅ ｉａ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｎ ｅ ｅ ｔ ｆｃｒ ｕ ａ ａ ｗａ ｔ ｂ ｌ ｙ ｂ ｍ ｒｃ ｌ ｐ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｃ ｉｃ ｌｒｒ ｄ ｙ ｓａ ｉ ｔ ｙ ｏ ｏ ｏ ｉ
引 言
随着 社 会 的 发展 ， 人 类 对 资 源 的需 求 越 来越 大 ，其表 现在 开采 深度 越 来越深 ，开挖 空间越 来越
节理裂隙岩体中不同埋深无支护暗挖隧洞稳定性的离散元法数值分析
第23卷 第7期岩石力学与工程学报 23(7)：1154～11572004年4月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April ，20042002年6月28日收到初稿，2002年8月28日收到修改稿。
* 中国博士后科学基金(2002031045)资助项目。
作者 王贵君 简介：男，45岁，1983年毕业于阜新矿业学院，2001年获德国弗莱贝格工业大学工学博士学位，现任副教授、北京科技大学博士后，主要从事岩土流变力学、地下存储中的岩石力学问题和岩土力学数值分析方面的研究工作。
节理裂隙岩体中不同埋深无支护暗挖隧洞稳定性的离散元法数值分析*王贵君(北京科技大学土木与环境工程学院 北京 100083)摘要 针对一高速公路隧道工程，应用离散单元法对节理裂隙岩体中不同埋深无支护暗挖隧洞的稳定性及其机理进行了数值分析。
分析结果表明，当节理的赋存条件不利于隧洞稳定时，浅埋隧洞(如埋深只有5 m)的稳定性不如埋深较大隧洞(如埋深50 m)的稳定性好；反之，当节理的赋存条件有利于隧洞稳定时，则浅埋隧洞的稳定性比深埋隧洞的稳定性好。
分析结果还表明，“压力拱”效应在浅埋隧洞节理裂隙围岩稳定性中起着重要作用。
关键词 岩石力学，节理裂隙岩体，暗挖隧洞，埋深，稳定性分类号 TU 451 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)07-1154-04DEM ANALYSIS ON STABILITY OF UNSUPPORTED TUNNELS INJOINTED ROCK MASSES AT DIFFERENT DEPTHSWang Guijun(University of Science and Technology Beijing ， Beijing 100083 China )Abstract The stability of unsupported tunnels in jointed rock masses at different depths is analyzed using the distinct element method. The analysis of an autobahn tunnel shows that the unsupported shallow tunnels (for example ，at a 5 m depth) are not as stable as those at a larger depth (for example ，at 50 m) if the joints are steep and there exist more joint sets ，and vice versa. The pressure-arch effect on the stability of jointed rock mass surrounding a shallow tunnel proves to be important.Key words rock mechanics ，jointed rock mass ，mined tunnel ，depth ，stability1 引 言在隧道工程中，上覆岩(土)层对隧洞既是加载体又是承载体，其自身的重力往往是构成隧洞竖向荷载的主要来源。
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策随着我国工业化进程的加快和能源需求的增长，煤矿深部开采已成为煤矿生产的主要形式之一。
煤矿深部开采也带来了一系列的岩巷围岩稳定与支护问题。
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策的研究和实践对于确保煤矿生产安全、提高生产效率具有重要意义。
本文将从煤矿深部岩巷的特点、围岩稳定机理、常见的围岩稳定问题和相应的支护对策等方面展开探讨。
一、煤矿深部岩巷的特点煤矿深部岩巷指的是距离地表较深的煤层巷道。
由于深部地压和岩层构造的复杂性，煤矿深部岩巷与浅部岩巷相比具有以下特点：1. 地应力较大：地表以上的地应力是受到岩层自重等因素的影响而逐渐减小的，而在深部开采场所，地应力往往非常大，这对围岩稳定提出了更高的要求。
2. 岩层构造较复杂：深部地层通常都经历了了复杂的地质作用，形成了较为复杂的岩层构造，这使得深部岩巷的围岩稳定问题更为复杂。
3. 地质构造异常多：在深部地层中，地质构造异常多，如断层、褶皱、节理等，这也给岩石的稳定性带来了挑战。
以上这些特点使得煤矿深部岩巷的围岩稳定问题成为了深部开采的难点和瓶颈。
二、围岩稳定机理煤矿深部岩巷的围岩稳定机理是深部开采的重要理论基础。
围岩稳定主要受到以下几方面因素的影响：1. 地应力：地应力是指地下岩石受到的压力。
在深部开采中，地应力是影响围岩稳定的主要因素之一。
地应力大小与深度成正比，因此深部开采受到的地应力通常较大。
2. 岩层构造：地质构造异常多的深部岩巷，岩层构造对围岩稳定起着至关重要的作用。
褶皱、断层等地质构造对围岩形成和变形带来了很大的影响。
3. 岩体力学性质：岩石的力学性质是影响围岩稳定的另一个重要因素。
岩石的抗压强度、断裂带特性、岩石的变形特性等都对围岩稳定有着重要的影响。
4. 采动影响：煤矿深部开采的过程中，采动对围岩产生了很大的影响。
采动导致了围岩的应力分布发生了变化，从而引发了岩体的破裂和变形。
以上这些因素共同影响着煤矿深部岩巷的围岩稳定，了解这些因素对选择合适的支护对策具有重要的意义。
露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性分析
露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性分析一、研究背景和意义随着全球经济的快速发展，能源需求不断增长，煤炭作为主要能源来源之一，其在能源结构中的地位日益重要。
煤炭开采过程中产生的环境问题也日益凸显，其中露天煤矿的开采对生态环境造成的影响尤为严重。
露天煤矿作为一种非传统的采矿方式，其开采过程中的边坡稳定性问题尤为关键。
由于地质条件的变化和开采条件的限制，露天煤矿含断层顺倾边坡的渗流与稳定性问题越来越受到关注。
露天煤矿顺倾边坡的渗流与稳定性问题涉及到地质、工程、环境等多个领域，对于保障矿山安全生产、保护生态环境具有重要意义。
顺倾边坡的渗流与稳定性问题直接影响到矿山的生产效率和经济效益。
边坡失稳可能导致矿井生产中断，甚至引发严重的安全事故，给企业带来巨大的经济损失。
顺倾边坡的渗流与稳定性问题对周边生态环境产生影响，边坡失稳可能导致土壤侵蚀、水土流失等环境问题，破坏生态平衡，影响人民生活质量。
研究露天煤矿含断层顺倾边坡的渗流与稳定性问题，对于提高矿山安全生产水平、促进绿色发展具有重要的理论和实践价值。
1.1 研究背景随着煤炭资源的日益减少，露天煤矿作为一种重要的煤炭开采方式，在我国得到了广泛的应用。
露天煤矿在开采过程中往往伴随着地质条件的复杂性，如断层、顺倾边坡等。
这些地质条件对露天煤矿的稳定性和安全性产生了很大的影响。
研究露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性问题，对于提高露天煤矿的开采效率和降低安全事故发生率具有重要意义。
随着我国经济的快速发展，煤炭需求量持续增长，煤炭开采行业面临着巨大的压力。
为了满足能源需求，我国不断加大对煤炭开采的投入，露天煤矿作为一种重要的煤炭开采方式得到了广泛应用。
露天煤矿在开采过程中往往伴随着地质条件的复杂性，如断层、顺倾边坡等。
这些地质条件对露天煤矿的稳定性和安全性产生了很大的影响。
研究露天煤矿含断层顺倾边坡渗流与稳定性问题，对于提高露天煤矿的开采效率和降低安全事故发生率具有重要意义。
节理岩体隧道的稳定性分析及破坏机理
节理岩体隧道的稳定性分析及破坏机理彭双喜【摘要】In the past,only displacement,stress,size and distribution of plastic zone can be ob-tained when analyzing the stability of jointed rock tunnel.Neither can be found the location and range of the failure surface clearly,nor can obtain quantitative criteria of safety factor.Quantitative analysis for sta-bility of jointed rock tunnel is deduced in this paper by model test and numerical analysis.Failure state and safety factor of jointed rock tunnel are calculated by using FEM strength reduction.The results show that joint obliquityhas a greater impact on the location of failure surface.Ifα=0°,failure surface distrib-utes symmetrically on bothsides;ifα=30°and 45°,failure surface rotates with the change of joint obliq-uity correspondingly and distributes in the up-down parts ofjoint;ifα≥60°,failure surface transfers to the vault and the foots of the side wall mainly because of the gravity;in particular,ifα=90°,a failure surface can be formed in the middle of vault.The safety factor results show that safety factors reduce in different degrees in jointed rock tunnel compared with homogenous tunnel but joint obliquity has little impact on safety factor.With the reducing of joint spacing and strength,the safety factor decreases.%以往只有位移，应力，尺寸和塑性区分布在分析节理岩体隧道的稳定性时考虑。
岩体节理对隧道开挖稳定性的影响分析
参考文献
图 4 不同埋深下的隧道安全系数
大后减小。隧道 处 于 超 浅 埋 时，其 安 全 系 数 较 小，在 不 加 支 护的情况下难以自稳，这是因为埋深太浅，开挖后不能形成塌
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四川建筑 第 39 卷 2 期 2019. 4
· 岩土工程与地下工程 ·
（ a） 完整岩体计算模型
（ b） 节理岩体计算模型 图 3 计算模型示意
表 1 岩块及节理力学参数
项目
重度 / （ kN·m－3 ）
弹性模量 / GPa
泊松比
粘聚力 / kPa
内摩擦角 /°
岩块参数 23．0
4．0
法向刚度 / 切向刚度 / （ GPa·m－1 ） （ GPa·m－1 ）
· 岩土工程与地下工程 ·
岩体节理对隧道开挖稳定性的影响分析
张文胜
（ 西南交通大学，四川成都 610031）
【摘 要】 文章结合南垭路三号隧道，利用强度折减法原理，分别使用 FLAC3D 及 3DEC 软件进行数值 模拟计算，定量地分析了贯通节理对隧道稳定性的影响。通过计算，得出了软弱围岩中的隧道埋深与其稳定 性之间的关系，稳定性随埋深的增大而先增加后减小； 并通过对比发现，节理对岩体的削弱作用明显，在节理 岩体中修建隧道时，隧道支护应适当做保守设计。
5 结论
本文结合南垭路三号隧道的实际情况，利用强度折减法 定量化分析了节理对围岩稳定性的影响，得出了以下结论：
（ 1） 围岩稳定性随着埋深的增大而先快速增加到极值点 后慢慢减小。超浅埋及超深埋的毛洞自稳能力均较差，这与 隧道围岩能否形成具有自承能力的塌落拱密切相关，修建隧 道时，应当将隧道埋深控制在合理埋深区间内。
孙聚龙土力学论文-渗流对边坡稳定性的影响
渗流对边坡稳定性的影响孙聚龙（长沙理工大学市政工程专业103104020449）摘要边坡稳定性问题一直是工程地质、岩土工程等领域中一项最基本而又十分重要的研究课题。
影响边坡稳定性的因素较多，渗流既是一个重要影响因素，也是一个难点课题。
近年来，随着有限元理论和计算机技术的发展，进行渗流对边坡稳定影响的研究也越来越多。
渗流场和应力场作为边坡稳定分析的重要组成部分，二者相互作用、相互联系。
所以要对边坡稳定情况进行研究必须正确分析渗流对其作用。
一方面，渗流产生渗流场形成孔隙水压力，孔隙水压力作用到边坡上将改变边坡的应力状态，边坡的应力状态改变会造成土体的孔隙率和渗透系数的改变；另一方面，渗流系数和孔隙率的改变会使渗流场发生变化。
这样的渗流场相互作用，将对边坡稳定性产生影响。
边坡稳定性分析始于二十世纪初，发展至今形成了多种方法，虽然各种方法并存，具有各自的计算准则，但总体来说，边坡稳定性分析的发展遵循了以下这条主线，即从定性分析发展到定量分析。
其中，定量分析又经历了从确定性分析到非确定性分析的过程。
本文对国内外渗流及边坡稳定的研究现状进行了归纳总结。
概述了现在边坡稳定研究的方法，渗流的计算及边坡渗流的趋势进行了阐述。
关键词：渗流，边坡，稳定性，确定性目录摘要 (1)目录 (2)第一章边坡稳定性研究的现状 (3)1.1 定性分析方法 (3)1.2 定量分析方法 (3)1.2.1 确定性分析方法 (3)1.2.2 非确定性分析方法 (5)第二章渗流研究的现状 (5)2.1以实验研究为主的初级阶段 (6)2.2 以解析法为主要研究手段的发展阶段 (6)2.3 以数值模拟为主的高级阶段 (6)第三章渗流作用下边坡稳定性研究现状 (7)第四章渗流的计算 (7)4.1 渗流模型 (7)4.1.1 物理模型 (8)4.1.2 数学模型 (8)4.2 渗流计算 (9)4.2.1 解析法 (9)4.2.2 数值法 (9)4.2.3 实验模拟法 (9)4.3 应力场和渗流场的耦合作用 (9)4.4 渗流自由面 (11)4.5 渗透系数 (12)4.5.1 确定型模型结合实验方法 (12)4.5.2 随机模型方法 (12)4.5.3 克里格法 (13)4.5.4 数学模型反演求解法 (14)4.5.5 分形理论 (14)第五章边坡渗流研究的趋势 (14)参考文献 (16)第一章边坡稳定性研究的现状1.1定性分析方法该方法从边坡演化破坏中的主要影响因素、失稳力学机制以及变形破坏方式等进行考虑，以此分析评价边坡稳定的状态及预测边坡发展的趋势。
煤矿深部岩巷围岩的稳定与支护技术分析
煤矿深部岩巷围岩的稳定与支护技术分析文章分析了煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的现状，探析了提高煤矿深部岩巷围岩稳定性的支护技术，以供参考。
标签：煤矿；深部岩巷围岩；稳定与支护技术1 前言煤炭资源作为一种重要的能源资源，社会需求量巨大，随着煤炭资源的开采，浅部资源逐渐的枯竭，煤炭开采工作逐渐的向深部延伸。
随着煤矿开采深度的增加，矿井地质条件越来越恶化，涌水量增加、地应力增大、破碎岩体增多，导致深部岩巷围岩的稳定和支护难度增加，同时还会增加生产成本，如何处理煤矿深部岩巷围岩稳定和支护问题，已经成为困扰众多煤矿企业的难题。
因此，文章针对煤矿深部岩巷围岩稳定和支护技术的研究具有非常重要的现实意义。
2 煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的现状分析煤炭自身所处地层之下，随着矿井深度的不断延伸，并且在开挖的过程中会对围岩的稳定性产生一定的影响，必须采用有效的支护技术进行处理。
但是，通过对现阶段出现的众多深部围岩支护理论进行研究和分析，这些理论存在许多问题，并不能够准确的揭示深部岩巷围岩变形以及破坏机理，采用的多种支护方式或者技术，也不能够起到有效的支护作用，在深部矿井高地压的作用下，很容易导致巷道出现破坏、变形等问题，甚至导致巷道出现坍塌事故，必须对支护形式进行实时的监控，一旦发现问题进行及时的维护和翻修，但是这样会大幅度的增加支护成本，还会降低煤矿开采进度，影响煤矿企业的采煤量和经济效益。
3 提高煤矿深部岩巷围岩稳定性的支护技术分析随着煤矿开挖深度的增加，围岩自身的受力状况发生巨大的变化，巷道不同位置围岩的压力状况、应力状况都存在一定的差异，为了保证煤矿深部岩巷围岩的稳定性，应该采取多种支护技术，以此提高围岩自身的承载力和强度，防止围岩出现失稳或者坍塌的现象。
3.1 锚杆支护技术传统的锚杆支护原理包括加固拱、组合梁、悬吊等原理，笔者通过实际测量和数值计算，对深部岩巷围岩变形的冲击性、扩容性以及流变性等进行分析，然后采用合适的锚杆支护技术进行加固。
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护对策随着煤炭资源的逐渐枯竭，煤矿勘探和开采往往要越来越深入地下，这就对煤矿深部岩巷的岩体稳定与支护提出了更高的要求。
煤矿深部岩巷岩体稳定与支护对策是煤矿生产中一个重要的技术问题，直接关系到矿井的安全生产和资源开发利用。
本文将从岩巷围岩的稳定性原因分析、支护措施和新技术应用等方面探讨深部岩巷围岩稳定与支护对策。
一、围岩稳定性原因分析1. 地质构造地质构造是岩巷围岩稳定性的重要因素之一。
在煤矿深部开采中，地质构造常常较为复杂，存在断层、节理、褶皱等地质构造对围岩稳定性的影响。
2. 地质岩性地质岩性包括煤层的产状、厚度和坚固程度等，这直接影响到围岩的稳定性。
一些软弱的破碎煤层容易发生滑移、坍塌，导致围岩失稳。
3. 应力状态在煤矿深部，地下应力较大，会对围岩产生较大的压力，导致围岩破裂、变形等现象，严重影响围岩稳定。
4. 水文地质条件水文地质条件是围岩稳定性的重要影响因素之一。
水文地质条件较差，容易导致围岩的湿润和软化，使围岩稳定性下降。
二、支护措施1. 预留合理矿柱在煤矿深部开采中，合理预留矿柱是保障围岩稳定的有效措施。
通过预留合理的矿柱，可以有效减小地下应力，减轻围岩的承压，提高围岩的稳定性。
2. 地压控制地压控制是指通过合理布置和支护巷道，减少围岩的变形和破裂。
采用合理的采煤工艺、适当的放顶和支护措施，可以有效控制围岩的稳定。
3. 巷道支护巷道支护是保障围岩稳定的重要手段。
采用合理的巷道支护材料和技术，对巷道进行有效加固，可以增加围岩的抗压和抗剪强度，提高围岩的稳定性。
4. 特殊地质条件下的支护对于特殊地质条件下的围岩，如软弱煤层、断层带、岩溶地质等，需要采用相应的支护措施。
比如对软弱煤层围岩可以采用锚杆、锚索、预应力锚杆支护；对断层带可以采用预应力锚杆加固，对岩溶地质可以采用喷浆固化等方式进行支护加固。
三、新技术应用1. 高效支护材料随着材料科学的发展，高效支护材料的研发应用对围岩稳定与支护起到了重要作用。
节理岩体隧道破坏规律与稳定性的数值研究
【 文献标识码 】 Ａ
数值极 限分析 方法 ，即应用 有限元 等数值方 法进行 极
限分析 ，尤 其是有 限元强度 折减法在 边坡稳定 分析 中取得
＋
一ｋ＝０
（ １ ） （ ２）
１ １ ０ ．１ ＋０ ＂ ２＋ ０＂ ３
数 。本 文尝试 借鉴有 限元强度折 减法对 节理岩体 隧道进行 稳定分 析及破 坏规律 的研 究 ，为 节理岩体 隧道稳定 性分析
开辟新 的途径 。
２ 用有 限元强度 折减法分 析节理岩体 隧道破 坏状 况 及 其安全 系数
２ ． １ 有限元 建模及 计算参数 为研究不 同节理倾 角 、间距及 强度参 数时节理 岩体隧
贯通 的塑性破裂 面。通过安全 系数 结果表 明 ，相对 于 匀质隧道 ，节理岩体 隧道 安全 系数 均存在不 同程 度 的降低 ，其 中倾 角对安全 系数影响最 小，随节理 间距减 小、强度 降低 ，安全 系数均有所减小 。
【 关键词 】 节理岩体隧道；有限元强度折减法；稳定安全系数；破裂面
度 的围岩 ，为 消除节理贯 穿边界对 模型边界 的影响 ，节 理
范围考虑上下左右侧各 ３ 倍跨度 ，其余按岩块材料考 虑。围 岩左 右两侧边界 取为水平 向约束 ，下部边界取 竖 向约束 。 计算按照平面应变 问题考虑 ，岩块及 节理材料均用６ 节点 三
对 于强度与稳 定性 问题 ，本构模 型可采 用理想 弹塑性 模 型 ，屈服 准则采用摩 尔一库仑准 则或Ｄ ． Ｐ 准则 。Ｄ． Ｐ 准则 中 由于采用 的 圆形 屈服面不 同 ，计算 结果也不 同，安 全系 数大小 与程序 采用 的屈 服准则 密切相关 。
Ｄ ｒ ｕ ｃ ｋ ｅ ｒ －Ｐ ｒ ａ ｇ ｅ ｒ 屈服准则 （ Ｄ． Ｐ）：
煤矿水闸墙围岩渗流机理及失稳判据
煤矿水闸墙围岩渗流机理及失稳判据我国煤矿水文地质条件复杂,矿井水害事故频发,设计并修建水闸墙是井下预防和治理煤矿突水的常用措施。
但是,由于我国水闸墙的设计规范大多从墙体的结构稳定和力学强度出发,没有考虑水闸墙及其围岩的渗透性能,致使许多煤矿水闸墙发生渗漏、甚至突水失稳,威胁着矿井生产安全。
国外学者虽然较早提出了抗渗安全系数的概念,但缺乏后续研究。
当水闸墙挡水压力较大或运行时间较长后,水闸墙及其围岩中的裂隙就会形成导水通道,使渗流得以绕过水闸墙而引发渗漏。
本文运用理论计算与分析、室内物理模拟试验和工程案例分析等手段,围绕水闸墙及其围岩的渗透机理及失稳判据这一科学问题进行了系统、深入地研究,主要取得了如下成果:⑴研究了煤矿水闸墙围岩渗流通道,提出了围岩发生贯穿性渗流时的临界水力坡度表达式,确定了水闸墙的挡水安全系数。
通过对封堵水体、水闸墙和围岩特性的分析,总结出可能发生渗流的三种通道形式,即水闸墙与围岩的交界面、水闸墙围岩中的导水断层和水闸墙围岩中的导水裂隙,并选取了具有代表性的、能够反映工程地质、水文地质和施工质量的评价指标,对三种通道形成的可能性进行了量化和评价,确定了围岩导水通道贯穿系数,即围岩中能够导水的裂隙之间相互连通、且从巷道迎水侧渗入围岩并绕流贯穿围岩从巷道背水侧溢出的程度。
在计算水闸墙水力坡度稳定值的基础上,综合考虑了围岩导水通道贯穿系数、围岩渗透率和围岩岩体完整性系数,构建了围岩发生贯穿性渗流时的临界水力坡度表达式,并对获取各计算参数的可行性进行了说明。
在统计现有水闸墙工程应用实例的基础上,分析了临界水力坡度和稳定水力坡度二者的比值与水闸墙是否挡水失稳之间的关系与规律,确定水闸墙挡水安全系数为0.6,当临界水力坡度与稳定水力坡度的比值大于水闸墙挡水安全系数的时候,水闸墙及其围岩将发生漏水现象,从而构成了理论判据。
⑵研制了水闸墙围岩渗流物理模拟试验装置,并配制了满足力学性质和水理性质的流固耦合相似材料。
渗流对隧道稳定性影响分析及处理措施
2019.16科学技术创新成本和工期。
但是从另一方面来说，该施工方式也由于土木合成料的应用导致了从纵向上提高了加筋层的拉力，因而也会在使用时出现沉降，对于该施工技术，现在仍然有一定的探索空间。
3.4塑料排水板施工技术。
市政道路施工中，由于软土地基中大量的负电荷能够吸引空气中的水蒸气，导致软土地基中的含水量增加，从而扩大了软土地基的孔隙。
因此，可以采用塑料排水板施工技术对软土地基进行排水，压缩软土地基中的孔隙。
该种技术的具体方法是在天然土体中添加竖向的排水井，从而将软土中孔隙水缓慢排出，缩小孔隙比，同时使用砂垫层，在水平方向上将水排出，继而向地基施加压力，在短期内即可达到良好的固结效果，有效的提高了软土地基的密实程度，解决了地基松软的问题。
3.5强夯法加固技术。
强夯法加固技术，顾名思义，就是运用动力对软土地基进行加固，这种加固技术因其加固效果好、适用范围广、成本低等优点被广泛应用到我国市政道路施工的软土地基加固施工中。
尤其是在一些施工工期较短或者大面积软土层的道路施工过程中，强夯法加固技术的应用最为常见。
这主要是由于施工工期较短的工程建设中，预压时间较短，强夯法的加固效率较高;此外，强夯法加固技术在软土地基加固的施工过程中设有沙井，不但减少了施工成本，还有效的提高了加固效率。
对于一些地质情况较为复杂的软土地基加固工程，强夯法的施工技术更加快捷高效。
在该种技术的应用过程中，施工单位应根据施工现场的具体情况对道路出现的问题进行详细的分析，在保证质量，减少施工成本的前提下，选取最为行之有效的软基加固技术，从而保证市政道路地基的施工密实度，有效的提高市政道路施工工程的施工质量。
但是，强夯法不适用于淤泥层较厚的软基加固，例如杭州市的软基加固中，强夯法只能加固10m ，而杭州市某路段的工程施工中，淤泥层厚度可达到18m 以上，因此强夯法在此工程中缺乏可行性。
4结论事实上，软基加固技术的应用对于道路工程的施工质量具有重要的影响，在一定程度上决定了道路工程的整体施工质量，如果工艺过关，并且能够合理的加以应用，行车舒适度也能有所提升，同时还能尽量避免一些事故的发生。
软岩巷道稳定性的影响因素分析
软岩巷道稳定性的影响因素分析根据软岩巷道的特性，其稳定性的影响因素及指标选取为（1）岩石单轴抗压强度围岩强度对巷道的变形和破坏起着重要作用。
软岩的强度较低，因而围岩的变形破坏程度较大，巷道维护较困难。
岩石的单轴抗压强度能够反映围岩力学、物理性质，因此取巷道宽度" 倍范围内的顶板岩层、巷道宽度! 倍范围内底板岩层及两帮岩层岩石单轴抗压强度的加权平均值作为围岩的强度指标［3］。
（2）岩层自重应力自重应力等于γH（γ为上覆岩层平均容重；H为巷道埋藏深度），随! 的增加而加大。
随着巷道埋藏深度的增加，巷道矿压显现加剧，巷道围岩移近量加大，这已被大量的现场矿压观测所证实。
（3）围岩节理裂隙发育程度软岩岩体中含有层理、节理、裂隙、软弱夹层等，这些弱面和结构面在很大程度上削弱了岩体的完整性，降低了岩体的强度，可能引起围岩失稳，造成巷道稳定性差，维护困难。
围岩节理裂隙发育程度属于定性指标，分为很发育、较发育、中等发育、不发育、很不发育5 级。
（4）岩块干燥饱和吸水率随着岩块干燥饱和吸水率的增加，软岩的膨胀性加大。
（5）蒙脱石和伊利石含量大量实验及工程实践表明，在软岩岩体中，含蒙脱石和伊利石矿物的岩石膨胀性很强，对软岩巷道的危害极大。
（6）岩石粘聚力一般情况下，岩石粘聚力越大，巷道围岩稳定性越好；反之，巷道围岩稳定性差。
（7）岩石内摩擦角岩石内摩擦角对巷道围岩稳定性的影响与粘聚力相同。
一般情况下，软岩的粘聚力及内摩擦角较小，造成巷道稳定性较差。
（8）巷道断面面积巷道断面面积越大，则悬露顶板范围就越大，在重力或构造应力作用下，更易使顶板发生离层现象或弯曲破坏。
另外，随着巷道断面面积的增大，将导致巷道周围破碎区的扩大，引起巷道周边位移的增加。
（9）支护方式软岩巷道支护是支护结构与围岩结构相互调节、相互作用的过程，其变形与破坏不仅是岩体材料的变形破坏，更主要是整体结构的变形与失稳。
若支护的性能与软岩的变形破坏特征不相适应，就会造成支护的严重损坏，围岩移近量增加，巷道稳定性下降。
深部巷道围岩稳定性数值模拟研究
－
５ｍ） 而且 入 岩 较 浅 ， 击 数 不 多 ， 岩 容 易 受 到 风 化 作 用 ， ， 锤 基 致
裂 。３ 使用合格 的 Ｐ Ｃ Ｂ型管桩 。管桩 的混凝 土强度等级 、 ） ＨＡ 预应 使桩端 的持力层 受到破坏 ， 造成桩端 的承载力 降低 。
量不好 ， 焊接不连续 、 不饱满 ， 缝 中有 夹渣 等。４ 两节 桩不在 同 ４ 不均 匀开挖使 流塑质 土应力侧 向释放使 桩身倾斜 断裂 焊 ）
． 直 线 上 ， 接 桩 处 产 生 曲 折 ， 入 桩 时 接 桩 处 局 部 产 生 集 中 应 ４ １ 桩 身倾 斜 断裂 的原 因 在 压 因本区地处沿海地 区 ， 淤泥层 较厚 ， 而淤泥具 有流动性 ， 受外 力而破坏连接 。
试验 ， 熬制及施 工时温度应控制好 ， 保证硫磺胶泥达到设计 强度 。
先 应在同一轴线上 ， 焊接 预埋件应 平整服贴 ， 焊缝 应饱 满连 续 ， 当采 施 工 时 应 制 定 完 备 的 基 坑 开 挖 方 案 ， 对 施 工 场 地 四周 进 行 基 坑 再对 基 坑 内 淤 泥 进 行 开 挖 和 换 填 土 ， 后 进 行 桩 基 施 工 ， 最 从 用硫磺 胶泥接桩时 ， 应严格按操作规程操作 ， 特别是 配合 比应 经过 支护 ，
２ 预应 力 管桩 焊接 不 良的 原 因和预 防处理 的 方法
２ １ 焊接 不 良的 原 因 ．
Байду номын сангаас
程 中， 合理 安排 打桩顺 序 ， 先深后 浅 。对 已打 的管桩 可采用 高应
变的方法进行检测 ， 检查管桩 的承载力是 否满 足设计要求 。３ 对 ）
裂隙水渗流对隧道围岩稳定性的影响
裂隙水渗流对隧道围岩稳定性的影响
为了保证隧道结构在高水位段富水区的安全稳定,必须解决外水压力对隧道衬砌的作用问题。
在实际的工程中,地下水的突涌十分常见,要解决此类问题,就必须摸清地下水在裂隙岩体中的渗流规律和对隧道的影响。
因此,对地下水的渗流进行分析和研究是十分有必要的。
本文运用地下水渗流场分析原理,以重庆市双碑隧道依托工程为背景,进行了以下几个方面的研
究:(1)隧道的施工开挖,将会导致原本稳定的围岩应力场和渗流场产生了重分布。
开挖完成后,新形成的应力场和渗流场逐渐趋于稳定。
求出围岩和衬砌中各个点的渗流速度,得到最大渗流速度和最小渗流速度的位置。
(2)分别求出渗流前后衬砌外轮廓线上的变形量、等效应力、等效应变、X
方向的应力应变和Y方向的应力应变。
将渗流前后的数据进行比较,分析在应力场与渗流量场相互作用的过程中,两者之间的影响。
(3)求解不同的因素对隧道衬砌渗流的影响:(1)当只存在围岩的级别不相同时,即在分别在Ⅴ级、Ⅳ级和Ⅲ级围岩的情况下,渗流对隧道衬砌水平方向和竖直方向的变形量和应力的影响;(2)当只存在隧道的净距不相同时,即分别在10米、20米和30米的净距下,渗流对隧道衬砌水平方向和竖直方向的变形量和应力的
影响。
地下水渗流对巷道围岩稳定性影响的理论解
由边界条件 P r =a = 0 ， P r =b = P0 ，得孔隙水压 力沿半径方向的分布规律为 a ln P = P0 r (a≤r≤b) a ln b 4.3 基本方程和边界条件 平衡方程为 dσ r dP σ r − σ θ +φ + =0 dr dr r (1) 几何方程为 εr = du u ， ε θ = ， γ rθ = 0 dr r (7) (6)
1
引
言
石变形的改变。这样，岩石变形与地下水流动间存 在相互作用，即流固耦合作用[7
，8]
。为了探清地下
地下水是影响煤矿安全生产的严重灾害之一， 煤矿突水
[1～ 5]
水渗流对巷道围岩稳定性的影响，本文采用流固耦 合理论，将巷道围岩视为多孔介质，考虑地下水渗 流作用的影响，应用弹塑性损伤力学理论[9 巷道围岩进行了应力和稳定性分析。
ρ
a r
4
基本方程和边界条件
b
塑性损伤区
4.1 基本约定 孔隙水压力以压为正，巷道围岩骨架以受压应 力为正。因而，体积应变以体积减小为正，位移以 与坐标轴负方向一致为正。
图1
地下水作用下的巷道
Fig.1 Tunnel with ground water permeation
4.2 孔隙水压力的分布规律 在地层中孔隙水和岩石骨架共同承担地应力 的作用。忽略计算区域内水自重的影响，由达西定 律[12]得水流过半径为 r 的单位长度柱面的流量为 q = −2ðrk dP dr (4)
A
(5)
图2 Fig.2
弹塑性损伤模型
Elasto-plastic damage model
一维损伤演化方程为 H =0 λ H= (ε − ε s ) σs
深部钻探井壁稳定性的力学数值分析1
本课题致力于提高计算精度，将积分点 增至100和121。
主要研究内容
程序流程
Initial state σk，εk
Actual strain increment Δεk+1
Trial macroscopic state of stress
k1 Trial k Ee k1 p k1
地层坍塌应力、破裂应力
孔隙压力
合理泥浆密度的上、下限
纯岩石力学研究井壁稳 定与力学、物理化学研 究井壁稳定二者尽管遵 循相同的力学分析过程， 但其应力本构关系、岩 石强度在物理意义上有 本质区别——将由于泥 浆与岩石的化学、物理 化学作用而有重大改变， 使井壁的稳定性与地层 钻开的时间密切相关。
井壁稳定分析方法
Loop over sampling planes Do (p=1 to np)
Stress transformation onto planes
σk1 i
Trial
σ τ
Trial n Trial
σ k 1 n
σ k 1
N Trial S Trial
No Evaluate yield condition fi>0?
Wellbore stability: Mechanical model
Temperature Effects on stability
Thermal effect on stress
T
ET (T Tf 1
)
E=Young’s Modulus
αT=thermal expansion coeff. T=mud temperature
井壁稳定分析方法
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护的问题分析
煤矿深部岩巷围岩稳定与支护的问题分析【摘要】随着我国煤矿开采深度的增加，地质条件、岩体破碎、涌水量、地应力以及水头压力等问题逐渐凸显，导致了我国煤矿深部岩巷围岩稳定与支护的问题也日益突出，为了解决这一问题，在各个方面都要付出巨大的成本，包括生产成本、技术措施以及安全措施等。
煤矿深部岩巷围岩与浅部的主要区别在于两者所处的应力环境不同，所以两者的强度及变形会有较大的差别，随着煤层深度的增加，围岩应力有可能会超过其强度而导致破坏失稳，酿成事故。
【关键词】煤矿；深部岩巷；围岩；稳定；支护；问题；分析我国是用煤大国，随着煤炭的用量加大，煤矿浅部的煤炭资源已经逐渐的枯竭，所以我国很多的煤矿开始逐渐的由浅部向深部开采，目前我国很多矿井开采或开拓的深度已经达到了七百米之深，有些煤矿甚至已经达到了一千米，例如开滦、淮南、徐州、邯郸、邢台、新汉煤矿等，一般情况下，我国把深度达到七百至一千米的煤矿称为深部开采煤矿。
深部煤矿的开采研究是从上世纪八十年代初期开始的，以南非为代表，包括英国、德国、俄罗斯、日本以及印度等国家，而我国是从上世纪八十年代末期才开始研究煤矿深部开采的，笔者根据自己的工作经验，在本文中重点分析了煤矿深部岩巷围岩的稳定及其支护问题。
1 高地应力对煤矿深部岩巷围岩稳定与支护的影响分析高地应力是影响煤矿深部岩巷围岩稳定和支护的重要因素，即使在自重应力的作用下，处于八百米左右深度围岩的原岩应力也能够达到二十兆帕左右，而在实际的煤系地层中，又存在着褶皱、断裂和破碎带等，这些都是经过地壳强烈的运动之后形成的，所以在深部煤系当中都存在着较高的构造应力。
据统计，大部分的构造应力要大于围岩的自重应力，例如，水平地应力的大小通常是垂直地应力的1.25～2.50倍；根据典型矿区的地应力测试结果，水平方向上的原岩应力最高可以达到27.18 MPa，而垂直方向上的原岩应力最高可以到达20.1 MPa。
但是我们经过一定方法，例如工程类比法、基于现场变形观测结果的围岩参数反分析计算法以及(基于岩石力学试验结果和修正的H—B准则计算法等对岩体的最高单轴抗压强度进行了综合的分析，得出的结果是其强度只有十五兆帕，远远小于高地应力的大小。
深部原岩应力测量及其对巷道稳定性影响分析
深部原岩应力测量及其对巷道稳定性影响分析杨战标1 李建建2 郭建伟2（1.中国平煤神马集团 炼焦煤资源开发与综合利用国家重点实验室，河南 平顶山 467099；2.山东安科矿山支护技术有限公司，山东 济南 250000）摘 要 平煤一矿北三风井埋深超过1000m ，受岩石强度低，持续高水平应力作用影响，巷道变形严重，支护难度大，成巷效果极差。
开展地应力测量工作，分析巷道所处地应力场的特点和规律，为巷道支护设计、矿井与采区布置提供科学依据。
关键词 深部巷道 原岩应力 应力解除法中图分类号 TD311 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2016.06.057Analysis of the deep stress measurement and roadway stabilityYang Zhan-bian 1 Li Jian-jian 2 Guo Jian-wei 1（1.China Pingmei Shenma Group, State Key Laboratory of Coking coal resources development andcomprehensive utilization,Henan Pingdingshan 4670992.Shandong Anke mining support technology Co.,LTD, Shandong Jinan 250033）Abstract :The northern third level wind well of the First Mine of Pingdingshan Coal Industry Group is up to 1000m,because of weak rock and high stress, roadways were destroyed seriously, the support is very difficult, therefore, in order to analyze of characteristics and regularity of in-situ stress field,and provide reference for roadway support design and mining layout,the stress measurement is necessary. Key words : deep roadway in-situ stress stress-relief method收稿日期2016-03-21作者简介 杨战标（ 1980-）河南郏县人，高级工程师，一直从事采矿工程方面的科技研发与管理工作。
深部隧道支护系统稳定性数值分析
深部隧道支护系统稳定性数值分析高小社【摘要】Combining with the engineering fact,the paper adoptsFLAC3D,the numeric simulation software,to simulate the effect of the tunnel by the surrounding rock without supporting of the deep tunnel,the bolt support,the combination support of the bolt and anchor,and the combination support of anchor and lining,and proves by the fact that the combination support of the bolt,anchor and lining has the best consolidation effect.%结合工程实际,利用数值模拟软件FLAC3D模拟了深部隧道围岩无支护,锚杆支护,锚杆、锚索组合支护,锚杆、锚索、衬砌组合支护加固隧道的效果,结果表明加固效果最好的是锚杆、锚索、衬砌组合支护。
【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)012【总页数】2页(P199-200)【关键词】深部隧道;支护系统;稳定性;数值分析【作者】高小社【作者单位】中铁二十局集团路桥工程公司,陕西西安710016【正文语种】中文【中图分类】U455.70 引言近几十年来，随着世界经济和社会快速发展，世界上各种用途的隧道工程建设开始向深部发展[1]。
随着深度的增加，围岩存在高地应力、高水压、高温度的特点，深部岩体应力分布更加复杂，致使其支护也更加困难，从而造成工程造价大大提高，工期延长，以致发生塌顶塌方坍方事故，给工程的建设及正常使用带来了很大的影响[2-6]。
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式中：岛和胸为渗透系数初值和渗透系数；亡玎》１）
为渗透率突跳系数，表征在相同应力状态下单元损 伤前后渗透系数增大的倍率。可通过应力．应变．渗 透率试验求得；夕为耦合参数，表征应力．应变对渗 透系数的影响程度，它和口由试验确定。 ＲＦＰＡ２Ｖ－Ｆｌｏｗ系统的分析过程包括渗流分析。 应力分析、破坏分析和耦合分析。渗流分析与应力
Ａ
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｓｅｅｐａｇｅ ｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ ｉｎ ｄｅｅｐ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｗｉｔｈ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｊｏｉｎｔｓ
ｚｕｏ
（１．Ｍｉｎｉｎｇ
Ｖｕ－ｊｕｎｌ一，ＬＩ
Ｓｈｕ－ｃａｉ ３，ＺＨＵ
Ｗａｎ－ｃｈｅｎｇ
直观显现【睢１６１，并且至今针对深部断续节理岩体中
渗流对巷道稳定性的影响研究相对较少。 本文基于岩石为非均匀性材料的认识出发，通 过引入细观层次的微元体，采用损伤力学和统计理 论的单元本构模型，利用自主开发的岩石破坏过程 渗流与应力耦合分析软件Ｆ．ＲＦＰＡ２Ｄ，通过对具有断 续软弱结构面深部岩体中巷道的稳定性进行了数值 模拟分析．着重研究深部断续节理岩体中地应力及 渗流对巷道稳定性的影响。
第一作者简介：左宇军，男，１９６５年生。博士．教授．主要从事岩石力学与采矿工程方面的教学与研究工作．Ｅ－ｍｎｉｌ：翻ｏ．）ｒ｜蟮哪＠ｙａｈ∞Ｊ。呲饵
增刊２
左宇军等：深部断续节理岩体中渗流对巷道稳定性影响的数值分矿工程科学研 究领域的热点［３１。其中，人们对渗流场和应力场的 耦合问题比较受关注，因为矿井突水等事故多数情 况下与岩体材料的渗流破坏及地应力的相互作用有 关【ＺＪ。在深部岩体工程中，岩体往往被各种结构面 所切割，地应力场和地下渗流场是地下工程岩体物 理力学环境中的２个重要组成部分ｆ４ｌ。分析表明ｆ¨ｌ， 节理裂隙是岩体中水运动的主要通道，裂隙岩体中 存在的节理裂隙等缺陷严重影响着岩体的渗透特 性１地应力场作用下引起的节理变形影响节理开度 及其渗流性质，从而使围岩的渗透和变形性质也发 生了变化。如煤矿生产中的工作面顶板或底板突水， 就是岩体受到应力重分布影响，改变了岩体渗透 性，使地下水沿新裂隙进入工作面作业空间。所以， 专门研究深部节理岩体中地应力场和渗流场相互耦 合作用对巷道稳定性的影响，对深部开采的工程安 全具有重要的意义。 目前，人们对作为基础性的单裂隙面渗流、力 学及其耦合特性进行了大量理论和试验研究睁１０ｌ。 而针对结构面对巷道等地下工程稳定性的研究，主 要集中在对连续节理中扰动区的研究［１１－１３ｌ，而地下 工程多是在断续的节理岩体中进行巷道开挖与运 营，研究方法多是采用现场监测与相似模拟材料试 验结合以及统计方法１１４１。以上方法虽然不失为对围 岩稳定性进行评价的有效手段，却很难详细地反映 围岩内部各个部位的详细情况，而一般的数值分析 程序对于节理岩体围岩渗流．损伤弱化以及裂纹萌 生、扩展、贯通直至巷道等破坏失稳的过程却难以
蚝慨，）＝ｇ＇９０ ｅ－盹７№’
（６）
２数值模拟系统简介
ＲＦＰＡ２ｎ－Ｆｌｏｗ是基于连续介质力学和统计损伤 力学原理开发的岩石破裂过程分析系统Ｄ７－２０］。该软 件能模拟在应力和流体压力耦合作用下岩石介质逐 渐破坏的过程。该系统基于以下基本假设：①岩石 材料介质中的流体遵循Ｂｉｏｔ固结理论；②岩石介质 为带有残余强度的弹脆性材料，其加载和卸载过程
第３２卷增刊２ ２０１１年８月
岩
土
力
学
砌．３２
Ｓｕｐｐ．２
Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｓｏｉｌ
Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ
Ａｕｇ．２０１１
文章■号ｌ
１０００－－７５９８（２０ｔ１）越１刊２—０５黼一∞
深部断续节理岩体中渗流对
巷道稳定性影响的数值分析
左字军１，２李术才３，朱万成幸，张义平ｊ，２
（１．贵州大学矿业学院，贵阳５５０００３：ｚ贵州大学贲州省非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵阳５５０００３： ３．山东大学岩土与结构工程研究中心．济南２５００６１；４．东北大学岩石破裂与失稳研究中心。沈阳１１０００６）
（裂隙）中的孔隙水压作用效果；疋为渗透系数； Ｇ、１分别为剪切模量和拉梅系数；吒为总应力：《 为有效应力；岛为总应变；从Ｒ（Ｑ，口）均为Ｂｉｏｔ常
数，其物理意义为：Ｉ／Ｒ度量了由于水压力变化引 起的水容量变化，１／Ｈ度量了由于水压力变化引起 的介质整体体积的变化。口是水充分排出时，排出 的水量与介质体积应变之比，而ｔ／Ｑ是多孔介质体 积不变的情况下，在水压力作用下挤进多孔介质中 水量。 式（１）～（４）是基于Ｂｉｏｔ经典渗流理论的表 达式，该理论中没有考虑应力引起渗透性的变化， 不能满足动量守恒，需要补充下面渗流与应力的耦 合方程：
ａｎｄ鳓加ｃｌ眦Ｉ Ｅｎｇｔｎｅｅｒｔ咯Ｓｈａ．，ｋ嘲Ｕｎｉｖｅ秭ａｔｙ，Ｊｉｍｎ ２５００６１，
１
ｏｌｉｖｅ
４，ＺＨＡＮＧ Ｙｉ．ｐｉｎ９１・２
Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆＮｏｎ－腿．ｔｔｌｌｋ
Ｍｉｎｅｒａｌ鼬∞・嚼
Ｃｅｍｅｒ
ｆｏｒ Ｒｏｃｋ ｈａｔｅｂｉｌｉｔｙ
ａｎｄ＆妇ｎ蛐；Ｎｏｒｔｈｅｅｓｔｅｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳＵｍｙａｕｇ
搪要：应用自主开发的岩石破坏过程渗流与应力耦合分析软件Ｆ．ＲＦＰＡ２Ｄ，通过对高应力节理岩体中巷道的失稳破坏过程 所进行的数值模拟分析，研究了深部断续节理岩体中地应力及渗流对巷道稳定性的影响。模拟结果不但直观形象地给出了巷 道的渗流场、应力场、破坏区分布，而且得到了巷道周边关键部位的位移变化情况，并与无地下水的稳定性进行了比较。结 果表明，岩体中断续节理与地应力及渗流相互作用，对巷道失稳的演化起了重要作用，如巷道与节理的相对方位决定了巷道 坍塌的方向；岩桥对巷道的稳定起了重要的作用；虽然渗流应力加速了巷道的失稳破坏，但没有改变高地应力对巷道的主要 破坏模式。该研究对于进一步理解深部岩体中节理、地应力及渗流对巷道稳定性的影响进而采取有效的加固措施具有重要的 理论和实践意义． 关健词：深部岩体；断续节理：渗流；巷道稳定性；数值试验 中圈分类号：Ｏ ３４６文献标识码Ｉ
Ｓｃｈｏｏｌ，Ｇｕｉｚｈｅｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ
５５０００３。Ｃｈｉｎ《２．Ｇｌ血ｈｍ Ｋｅｙ Ｌ．ｂｏｒｍｍｙ
Ｇｕｉｙａｎｇ．Ｇｕ／ｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｍ姆，Ｃｍｉｚｔ．ｍ ５５０００３，Ｃｈｉｎａ；３．Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｅｎｉ Ｃｈｉｎａ；４．Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｄｅｅｐ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ
ｔｏ
ｄｅｅｐ ｒｏａｄｗａｙ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ；ｉｍｅｒｍｉｔｌｅｎｔｊｏｉｎｔ；ｓｅｅｐａｇｅ；ｒｏａｄｗａｙ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａ币盯ｉｍｅｎｔ
ｌ
引
言
注的问题。深部开采要解决的首要任务是如何在更 复杂的采矿条件下确保生产安全［２１。正因为如此， 在深部的高应力、高温及高水压等开采条件下，保
深部开采已成为我国乃至世界矿业界特别关
收稿日期：２０１１－０３．３１ 基金项目：９７３计划（Ｎｏ．２００７ＣＢ２０９４０７）；国家自然科学基金（Ｎｏ．５０８７４０２０，Ｎｏ．５０９３４００６，Ｎｏ．５０８７４０２４）；贵州省自然科学研究重点项目（黔 教科２０１０００３）；贵州省高层次人才科研条件特助经费：贵州大学引进人才科研项目支助。
ｓｌｒｅｓｓ
ａｎｄｊｏｉｎｔｓ．Ｒｏｃｋ ｂｒｉｄｇｅ ｐｌａｙｓ姐ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｔｈｅ ｒｏａｄｗａｙ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓ４冀，－＊ｐａｇｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏａｄｗａｙ；ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏａｄｗａｙ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｇｅｏｓｔｒｅｓｓ ｉｓ ｎｏｔ ｃｈａｎｇｅｄ ｂｙ ｔｈｅ
１２
ｃｍ．结构而倾角（水甲应山轴与节理面的夹角）
２
为４５。．上下排断续节理问的垂直距离为１ 排断续节理问的水平距离为ｌ
５
ｉ１１，同
坏，对破坏单元采用刚度特性软化（分离处理）和
剐度重建（接触处理．单元再次¨上托砧递相邻单元 血力的作用）的办法进｝ｒ处理。耦合分析通过单兀 渗透率ｔ，应力之司的耦合计算求解单元的渗透系 数，ｊ｛：时连通的破蜘、单兀在满足应力与渗透系数关 系卉程的基础上进行港透系数突变和水慷力传递处 理，重复上述渗流分析、应力分析、破坏分析箨过 程．进行耦台选代循叫、，直到满足选代误差为止， 之后进行Ｆ一步骤的计算。具体计算原理见文 献ｎ７ ２０］。
的力学行为符合弹性损伤理论；③最大拉伸强度准 则和Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ准则作为损伤阈值对单元进行 损伤判断；④在弹性状态下．材料的应力．渗透系数 关系按负指数方程描述，材料破坏后，渗透系数明 显增大；⑤材料细观结构的力学参数，按Ｗｂｉｂｕｎ 分布进行赋值，以引入非均匀性。 Ｔｔｌ９－２０１： 平衡方程为 ａ％，，＋ｐＸｊ＝ｍ“＿，＝１，２，３） 几何方程为
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｆｉｌｒｔｈｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｆｉｌｅ ｊｏｉｍｓ，ｓｔｒｅｓｓ
ｒｏａｄｗａｙ；ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｏ ｔｓｋｅ
ｓｌｘ．＂ｐａｇｅ ｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｈａｓ ａｎｄ ｓｃｅｐ８９ｅ
ｉｎ
ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｉｓ
ｍａｓｓ
ｐｕｓ锄ｉｍｐｏｒｍｎｔ ｒｏｌｅ
ｍａｙ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ
ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ
ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ
ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ。ｔｈｅ ｄｊｌｅｃｔｉ册ｏｆ ｒｏａｄｗａｙ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｄｅｐｅｎｄｓ ｏｎ ｔｈｅ
ｒｅｌａｔｉｖｅ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆｒｏａｄｗａｙｓ